· 微机介绍
· 80x86 CPU的结构
· CPU工作方式
· IBM-PC微机的功能结构
· CPU寄存器结构及其用途
· 存储器组织结构
· 堆栈及其操作方法
·微机介绍
微型计算机的应用及发展状况
-网络服务器，工作站，个人pc机，单片机，单板机
符合摩尔定律
INTEL芯片组
芯片组是构成主板电路的核心，芯片组用来连接CPU与其他设备如内存，显卡。
称为南桥和北桥，如果说中央处理器CPU是整个电脑系统的大脑，那么芯片组将是整个身体的心脏。
南桥管的是相对低速的硬件设备，北桥管的是相对高速的硬件设备
INTEL多核示意图
介绍一个NFC：近场通信，即把各种磁带卡使用NFC通信实现。
微型计算机系统的主要性能指标：
1.字长 指计算机内部一次可以处理的二进制数的位数 8位256 16位65536 32 64.就更多了
2.存储器容量：一般以字节为单位表示
3.运算速度（pc每秒大约能执行1亿条指令） 有几种不同的运算速度计算方法：
1）MIPS方法：以每秒能执行几百万条指令来衡量
2）最短指令法：以执行时间最短的指令为标准来计算
3）直接计算法：根据主频和指令的执行所需的时钟周期直接计算指令执行时间
4.扩展能力和外设配置
5.软件配置
微机中应用的几项先进技术介绍
1.流水线技术
即多线程多核操作，将每条指令分解为多步，使不同指令的各步重叠操作，实现几条指令的并行操作
加速程序的执行速度。486微机采用六级流水线结构同时有六条指令并行操作。
2.高速缓冲存储器技术
用制作cpu的技术制作高速缓冲存储器
增设一级或二级高速小容量存储器，称高速缓冲存储器（CACHE）保存程序中经常重复使用的指令和数据。
CPU在操作时首先到CACHE中查找需要的指令或数据，可大大提高代码的执行速度。
3.虚拟存储器技术
在内存和外存之间增加硬件或软件支持，使内存和外存形成一个整体。操作时由系统软件统一管理和调度
按要求将外存的内容依次调入内存供CPU执行。从CPU看到的是一个速度接近内容而容量与外存相当的假象存储器
称为虚拟存储器。486微机的实地址空间为4G字节，而虚拟地址空间为64T字节。
4.RISC技术（ARM采用这种技术，PC采用复杂指令系统）
精简指令集计算技术简称RISC技术，其主导思想是精简CPU芯片中指令的数目，简化芯片的复杂程度，使指令的执行速度更快。大多数复杂的指令很少被使用，编译器生成的总代码的80%以上是只占CISC指令集中不足20%的指令
· CPU工作方式
CPU工作方式有3种：
实地址模式是最基本的工作方式。实地址模式与16位微处理器8086/8088的实地址模式保持兼容，原有的16位微处理器的程序可
不加修改地在实地址模式下运行；32位微处理器的实地址模式具有更强的功能增加了寄存器，扩充了指令，可以进行32位操作。
保护模式引入了虚拟存储器的概念，可支持多任务操作。在保护模式方式下32位CPU可访问的物理存储空间为4GB
(2^32),程序可用虚拟存储空间为64TB(2^46)。保护模式支持4种特权级，可以隔离和保护操作系统的核心代码不受
用户软件的破环，防止应用程序之间的干扰
虚拟8086模式是一种既有保护功能又能执行16位微处理器软件的工作方式。虚拟8086模式的工作原理与保护模式相
同，但程序指定的逻辑地址解释与8086微处理器相同。虚拟8086模式可以看作保护模式的一种子方式
在过去计算机启动后进入实地址模式,典型的就是（dos）即命令行与linux相似,它启动时完成了寄存器，指针的初始化工作
实地址模式16位最大内存只能用到1M的模式，现在已经换成dos升级版window系统了。
·80x86 CPU的结构
一.80486的内部结构
以前的浮点运算单元是单独卖的。
内部结构图：
1.总线接口部件：管理地址，数据和控制总线，完成指令的预取，读写数据总线操作
2.指令预取部件：含有32字节的指令预取队列，可以通过总线接口部件从M中读取指令放入指令队列
3.指令译码部件：从指令预取队列中读取指令并译码
4.指令执行部件：由ALU，通用R，桶形移位R等组成，完成各种逻辑/算术运算
5.段管理部件：对M进行分段管理，将逻辑地址转换为32位线性地址
6.页管理部件：对M进行分页管理，将线性地址变为M的32位物理地址
7.高速缓存部件：可加速指令和数据访问
8.浮点运算部件：简称FPU，专门用于浮点运算
·IBM-PC微机的功能结构.（采用冯·诺伊曼结构）
一.以前的微机有五大部件构成：运算器、控制器、存储器、输入、输出设备。
现代的微机已经把控制器集成到运算器简称CPU（MPU），也叫微处理器，因此有了现在的说法：CPU、存储器、IO设备。
系统采用总线结构具有较大的灵活性和扩展性。如图：
现在来分析个部件的功能
1.CPU：分析从主存储器取来的各条指令的功能，控制计算机各部件完成指定功能的各项操作。
2.主存储器：用来存放程序和数据的部件，它由若干个存储单元构成。注意：存储器的基本单位是字节。
3.I/O接口：由于I/O设备和CPU的速度不同，因此必须由I/O接口来兼容。
4.系统总线与单片机的总线类似
4.I/O设备：显示屏，键盘等。
Intel 8086/8088CPU的功能结构
流水线方式实现了多线程，多核操作，大大提高了程序执行效率。
·CPU寄存器（不同于存储器）结构及其用途（Intel 8086/8088）
一，通用寄存器
数据寄存器：
AX（Accumulative register）BX（Base address register）CX（Counting register）DX（Data register）
它们中的每一个既可以是16位寄存器也可以分开两个8位寄存器使用。
指针寄存器：
SP（Stack pointer）堆栈指针和 BP(Base pointer)基址指针
它们一般被用来存放地址，在形成20位的物理地址时常被作为偏移量使用。
SP指针--在进行堆栈操作时被隐含使用 ，用来指向堆栈顶部单元。
BP指针--被用来指向堆栈段内某一存储单元。BP还能用作数据寄存器。
变址寄存器
SI----源变址寄存器
DI--目的变址寄存器
同BP寄存器一样SI和DI也可以用作通用数据寄存器存放操作数和运算结果。
系统级寄存器（了解）
计算机实质是一直查寄存器来工作的，用表格管理寄存器。
特别指出：
二，段寄存器
8086/8088CPU在使用存储器时，将它划分成若干个段。
每个段用来存放不同的内容，如程序代码，数据等等。
每个存储段用一个段寄存器指明该段的起始位置（段基址）。
如图：
CPU在访问存储器时必须指明两个内容：
（1）所访问的存储单元属于哪个段，即指明使用的段寄存器。
（2）该存储单元与起始地址（段基址）的相距多少即偏移量。
在程序设计中，一个程序将存储器划分成多少个存储段是任意的。
但在程序运行的任何时刻最多只有4个段，分别由CS,DS,ES,SS指定
三，指令指针IP
IP提供指令的偏移量，同时每当CPU执行一条指令后IP自动指向下一条指令。
CPU在从存储器取指令时，以段寄存器CS作为代码段的基址指针
以IP的内容作为偏移量，共同形成一条指令的存放地址。
四，标志寄存器
· 存储器的组织结构
首先明确几个概念
1.存储器有若干个存储单元
2.每个存储单元存放相同长度的二进制数（byte为单位）
3.每个存储单元有一个唯一的地址编号--地址
8086/8088CPU有20根地址线，即它可以产生20位的地址码，它的存储器寻址能力为2^20，即1M字节空间
如图所示：
三，逻辑地址与物理地址及对应关系
1.物理地址
在1MB的存储空间中，每个存储单元的物理地址是唯一的，它就是该存储单元的20位地址。
8086/8088的物理地址范围：00000H~0FFFFFH
2，逻辑地址
逻辑地址实质是物理地址的另一种表述
逻辑地址包括两个部分：段基址和偏移量
· 堆栈及其操作方法
访问该存储区要按照专门的规则进行操作。
8086/88采用软件堆栈。
堆栈的用途：主要用于暂存数据以及在过程调用或处理中断时保存断点信息。即
在堆栈中存取数据的规则是：先进后出FILO（first-in last-out）。
再来看8086/8088堆栈的组织
在8086/8088微机中堆栈是由堆栈段寄存器SS指示的一段存储区
如图
顶由堆栈指针SP指示。SP中内容始终表示堆栈段基址与栈顶之间的距离（字节数）。
当SP内容为最大（初始）值时，表示堆栈为空。而当SP=0时，表示堆栈全满。
当SP被初始化时，指向栈底+2单元，其值就是堆栈的长度。由于SP是16位寄存器
因此堆栈长度小于等于64k字节。
数据在堆栈中的存放格式是：以字为单位存放，数据的低8位放在较低地址单元
高8位放在较高地址单元。
堆栈段可以用户自定义。通过改变堆栈段寄存器SS的内容，既可改变到另一个堆栈段
当改变了堆栈段寄存器SS的内容后必须紧接着赋予SP新值。
部分图片，内容整理自MOOC慕课网。